齿轮传动系统扭振特性的灵敏度分析

本文研究了齿轮传动系统扭振固有频率及频响函数的设计灵敏度问题。对齿轮传动系统扭振动力学控制方程中时变的齿轮啮合刚度进行了分解．推导了系统扭振固有频率及频响函数相对于设计参数的灵敏度计算公式，这些设计参数可以是轴的扭转刚度、齿轮平均啮合刚度、阻尼及齿轮转动惯量等。这一方法可用于齿轮传动系统动力学优化设计。     

热连轧机主传动系统机电耦合振动抑振器研究

热连轧机主传动系统机电耦合振动现象受到诸多因素影响,由于问题的复杂性,至今尚无通用的抑制轧机振动的通用方法。针对这一现状,试图利用对轧机主传动耦合振动进行控制。首先建立轧机主传动机电耦合仿真模型;然后在控制系统中加入扩张状态观测器;最后通过参数调整获得较满意的仿真结果。得出利用扩张状态观测器可以有效抑制热连轧机主传动系统的机电耦合振动,为轧制薄规格和变形抗力较大的带钢提供保障。     

非线性转子-密封系统动力学行为演变机理研究

旋转机械广泛应用于民用、航空、航天和航海等各个领域,其稳定的动力学行为是保证工程机械安全运行的前提。本文主要针对转子-密封系统丰富的非线性动力学行为,利用非线性动力学等理论分析了转子-密封系统发生Hopf分岔和1:2亚谐共振等动力学行为的产生条件和机理,进一步给出了非线性转子-密封系统由自激振动引发亚谐共振的动力学行为演变机理,并通过理论分析,阐明了转子-密封系统的气流阻尼和刚度等动力学参数对系统动力学稳定性的影响规律,同时也利用数值计算验证了分析结果。其理论分析结果对实际工程振动分析和结构设计具有一定的理论指导意义。     

高速推包机构驱动系统动力学建模与分析

为分析自动化码垛系统中推包机构在高速化作业条件下存在的动力学问题,建立了推包单元电机驱动系统的动力学模型,推导获得其振动微分方程,并进行了振动响应分析.研究结果表明,弹性联轴器的使用使得偏心距引起的激振力以及电机工作时产生的激振力对推包机构驱动轴系振动的影响作用明显减弱,从而改善了振动系统的动态特性.研究分析证实弹性联轴器非线性刚度系数和非线性阻尼系数的增加对轴系振幅有较大的抑制作用,而且非线性阻尼系数有比非线性刚度系数更为突出的影响效果.     

双行星排式混合动力传动系统非线性振动响应特性分析

针对一种双行星排混合动力传动系统,建立包含综合时变啮合刚度和啮合误差等内部激励以及不同动力源输出转矩和负载转矩等外部激励的纯轴向扭转非线性动力学模型。在此基础上,针对纯电动和混合动力驱动模式,采用四阶Runge-Kutta法研究系统在不同转矩激励下的非线性高频振动特性,获取不同动力源转矩分配对行星排各构件振动响应行为的影响。研究结果表明,在双电机联合驱动模式下,前行星排振动响应量大于后行星排,后行星排的振动响应波动范围大于前行星排,电机MG2应优先工作在转矩较大且较为恒定的工作区间;混合动力驱动模式下,前行星排受电机MG1影响较大,振动响应量及振动响应波动范围大于后行星排,电机MG1应保持在较为恒定的工作区间,电机MG2优先工作在较大的转矩区间。研究结果将为基于双行星排构型的功率分流式混合动力汽车系统动力学行为分析与转矩决策优化提供理论基础。     

椭圆齿轮传动系统非线性动态特性分析

为获得椭圆齿轮副工作时的振动规律,以实现其稳定、高效传动,在分析椭圆齿轮固有特性的基础上对椭圆齿轮非线性动力学特性进行了研究。以齿轮动力学理论为基础,建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差、粘弹性阻尼的椭圆齿轮非线性动力学模型,利用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对椭圆齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解,绘制了系统的位移响应,相轨迹以及Poincaré映射,得到激励频率、阻尼比、时变啮合刚度、以及内部激励4个控制参数对传动系统动态响应的影响。椭圆齿轮副动力学模型的建立、求解和参数影响分析可以为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供一定的理论依据。     

空间机械臂用多级2K-H行星传动系统模块化动力学研究

多级行星传动系统的动力学研究多采用整体式建模方法,此种方法不便于通过动态性能分析快速选取传动方案,而且模型不具有通用性,传动形式改变,需要重建系统动力学模型。为克服整体式建模方法的缺点,提出了模块化思想,将多级行星传动系统划分为4个分级子模块,综合考虑啮合刚度、阻尼和行星轮支撑刚度等因素,建立了各级子模块的动力学模型,通过各级模块的集成,得到了多级行星传动系统非线性动力学方程。以空间机械臂关节用多级行星传动系统为例,通过调用各级模块,形成4级行星传动系统动力学微分方程组,对其进行数值求解,得到了系统的时域及频域响应特性。通过与整体式建模方法所得响应结果进行对比,验证了模块化建模方法的同一性和有效性。     

负载与支承刚度对面齿轮传动系统动态特性的影响分析

为研究负载及支承刚度变化时对面齿轮传动系统动态特性的影响,建立了包含支承、齿侧间隙、时变啮合刚度、综合传动误差、阻尼和负载激励等参数的系统弯-扭耦合动力学模型,并使用PNF（Poincaré-Newton-Floquet）方法进行求解。计算结果表明,在不同的负载及支承刚度条件下,系统会出现简谐响应、次谐响应、拟周期响应及混沌响应4类稳态响应。增加负载及支承刚度能有效降低系统的动载荷,而增大支承刚度还可以减小面齿轮支承在方向与方向上的振动位移幅值差距。     

星型齿轮传动系统的非线性动力学分析

建立了星型齿轮传动系统的间隙型非线性动力学模型,考虑了齿轮副的啮合综合误差,齿轮的啮合间隙和时变啮合刚度。并用数值解法对系统的动力学微分方程进行求解,获得了星型齿轮传动在外扭矩作用下受齿轮副传动误差激励的非线性稳态强迫响应。以一个具有3个星轮的四自由度星型齿轮传动为例,对系统的非线性动态响应做了分析,利用时间历程、相平面、Poincar(?)映射以及 Fourier频谱阐述了多自由度间隙型非线性星型齿轮传动系统的简谐、非谐单周期、次谐波、准周期和混沌响应的动力学特性。     

面齿轮传动系统非线性动力学键合图模型及方程

为了较好研究面齿轮的传动系统,本文以正交面齿轮传动系统为研究对象,基于Bond gragh理论建立了综合时变啮合刚度、传动误差、齿面摩擦力、啮合阻尼等因素的耦合非线性动力学模型.运用Bond gragh理论将面齿轮传动系统中的激励和响应转化为键合图元,分析系统运动的特性分别建立了面齿轮弹性变形键合图模型、传动误差键合图模型和齿面摩擦键合图模型,并分析因果关系和键合图中的功率流得到面齿轮传动系统非线性动力学耦合方程.     

间隙和阻尼对轧机主传动系统扭振的影响

本文将间隙和阻尼设成各种状态来探讨主传动系统的扭振响应，并与实测的响应波形对比，得出了一些有用的结论。     

薄带钢轧制环境下的轧机振动特性研究

国内某钢厂热轧线在轧制薄带板时,第二架精轧机振动异常剧烈。通过建立该轧机系统的垂直振动和水平振动有限元模型,计算出其多阶固有频率,并结合现场振动测试信号,进行综合分析。结果表明,当电机转速达到90~110 rpm时,齿轮座啮合频率为16.6~18.8 Hz,与水平振动系统第1阶扭振频率接近,形成受迫振动;当电机转速达到110~120 rpm时,齿轮座啮合频率为21.4~23.3 Hz,与轧机第1阶轴向振动频率23.4 Hz接近,形成受迫振动。因此,通过控制,使电机快速通过这两个转速区间,可有效减轻轧机的振动。     

现代轧钢技术轧机扭振的非线性研究

为了提高轧钢性能,根据中厚板轧机的实际参数,建立了轧机主传动系统的2自由度非线性扭振模型,运用近似解析法,求出了系统共振区的一阶近似解及频率响应方程。采用Matlab软件,对系统进行仿真计算,根据得到的幅频响应曲线,分析了非线性因素对系统稳定性影响的规律。     

时变参数下非线性扭振系统的Hopf分岔研究

建立了一类含时变刚度和非线性阻尼的两自由度非线性扭振系统动力学方程,利用多尺度方法推导出了系统的平均方程。根据Hopf分岔理论分析了系统稳定性,给出了系统发生Hopf分岔的充要条件及系统周期运动稳定性的判别方法,分析了主共振情况下超临界Hopf分岔和亚临界Hopf分岔对系统振荡的影响。最后通过数值仿真验证了结论的正确性,对确保该类扭振系统的稳定运行有一定指导意义。     

中心传动减速机悬浮支承参数的动态优化

本文在深入分析中心传动减速机多级斜齿轮传动系统的基础上，利用建立的弯扭耦合振动动力学模型，研究了悬浮支承刚度和阻尼对齿轮传动系统动态特性的影响。同时建立了以低速级平衡轮齿轮动载系数最小为目标函数的动态优化模型，从而对悬浮支承刚度和阻尼实现了动态优化设计。为分析悬浮支承的均载机理和提高减速机寿命打下基础。     

T型橡胶减振器非线性特性分析与预压缩量设计

为研究T型橡胶减振器的结构型式和材料性能对其非线性动力学特性的影响,并提高其对飞行环境的适应能力,改善其在恶劣环境下的使用性能,提出了一种含分段线性刚度及阻尼和立方刚度的双层级非线性动力学模型。首先,对T型橡胶减振器进行了简化建模,并采用等价线性化方法,推导得到了分段线性系统的等效刚度和等效阻尼。其次,利用谐波平衡法分别数值模拟了等幅值外力载荷正弦扫频激励下分段线性刚度系统和立方刚度系统的非线性频响函数,验证了构建模型的有效性。最后,进行了T型橡胶减振系统在基础位移正弦扫频条件下的传递特性试验,并与数值计算结果进行了比对。研究结果表明,针对T型橡胶减振器,较低激励载荷即可导致结构型式的渐进软化,较高激励载荷才能引发材料性能的动态软化;该模型能够较好的模拟T型橡胶减振器具有的渐软刚度和渐小阻尼的非线性特性。此外,从航天工程应用的角度出发提出了针对大过载、强振动环境进行预压缩量设计的方法。     

轧钢机结构耦合振动问题

分析了自动轧管机主传动系统扭转振动、横向振动和齿轮振动间的耦台关系，建立了结构耦合振动方程。通过对方程的讨论，找到了该机的动力学缺陷，指出了解决的途径。     

CSP热连轧机主传动系统扭振分析

针对邯钢CSP轧机的F3精机在生产中产生的振动问题,利用MATLAB软件对F3轧机主传动系统进行数值模拟,得到主传动系统的前三阶固有频率和主振型的参数,结合现场测试数据,确定了引起主传动系统共振的固有频率,结果表明系统的第3阶频率与现场测试的减速机与齿轮座之间的弧形齿联轴器的振动频率相近,弧形齿联轴器的间隙对系统的扭振产生具有很大的影响,因此减小弧形齿联轴器的间隙对抑制轧机的异常振动有重要意义。     

基于非线性动态特性的轴承–转子系统振动分析

随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出：1）非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2）定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3）在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4）从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5） 非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。